PROCESSAMENTO ELETRÔNICO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA EM EMBARCAÇÕES DO TIPO CATAMARÃ

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA

CENTERO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT

ENGENHARIA ELÉTRICA

LEONARDO CATAFESTA

PROCESSAMENTO ELETRÔNICO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA EM EMBARCAÇÕES DO TIPO CATAMARÃ

JOINVILLE – SC

2012

LEONARDO CATAFESTA

PROCESSAMENTO ELETRÔNICO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA EM EMBARCAÇÕES DO TIPO CATAMARÃ

Trabalho de Conclusão apresentado ao Curso de Engenharia Elétrica do Centro de Ciências Tecnológicas, da Universidade do Estado de Santa Catarina, como requisito parcial para a obtenção do grau de Bacharel em Engenharia Elétrica.

Orientador: Dr. Yales Rômulo de Novaes

JOINVILLE – SC

2012

LEONARDO CATAFESTA

PROCESSAMENTO ELETRÔNICO DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA EM EMBARCAÇÕES DO TIPO CATAMARÃ

Trabalho de Conclusão de Curso, Departamento de Engenharia Elétrica - DEE, Centro

de Ciências Tecnológicas - CCT, Universidade do Estado de Santa Catarina - UDESC,

Bacharel.

Banca Examinadora

Orientador: ____________________________________________________

Yales Rômulo de Novaes, Dr.

Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC

Membro: ____________________________________________________

Alessandro Luiz Batschauer, Dr.

Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC

Membro: ____________________________________________________

Sérgio Vidal Garcia Oliveira, Dr.

Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC

JOINVILLE, SC

DEZEMBRO 2012

3

RESUMO

CATAFESTA, Leonardo. Processamento Eletrônico de Energia Solar Fotovoltaica em Embarcações do Tipo Catamarã. 2012. TCC (Bacharelado em Engenharia Elétrica – Área: Processamento de Energia Elétrica) – Universidade do Estado de Santa Catarina, Joinville, 2012.

Este trabalho de conclusão de curso realiza a análise do sistema elétrico de uma embarcação do tipo catamarã da equipe SolarUDESC, participante da competição nacional Desafio Solar Brasil (DSB), e busca trazer melhorias no aproveitamento da energia solar fotovoltaica.

O sistema elétrico consiste em dois conversores CC-CC que são responsáveis pelo gerenciamento de energia solar fotovoltaica. O primeiro é responsável por realizar o MPPT (Maximum Power Point Tracking) dos painéis fotovoltaicos e carregar as baterias do sistema. O segundo conversor CC-CC controla a energia fornecida para o motor da embarcação.

São realizados também estudos das características básicas de painéis solares, estudos de conversores CC-CC e compreensão dos métodos principais de.

Depois de realizados os estudos, uma proposta de melhoria no sistema elétrico é adotada e é realizado o seu projeto. Durante o desenvolvimento deste trabalho ocorre a alteração dos painéis fotovoltaicos fornecidos pela organização da competição Desafio Solar Brasil, o que ocasiona uma alteração do projeto dos conversores.

Palavras-chave: Fontes de Energia Renovável. Energia Solar. Conversores CC-CC. Barco Solar. Painéis Fotovoltaicos. Rastreamento de Máxima Potência. MPPT.

4

AGRADECIMENTOS

Agradeço a todos que contribuíram para a realização deste projeto.

À equipe Barco Solar UDESC por acreditar e auxiliar no desenvolvimento da embarcação. Ao Núcleo de Processamento de Energia Elétrica da UDESC por disponibilizar seus laboratórios, componentes e fornecer os painéis fotovoltaicos para testes.

Ao orientador Dr. Yales Rômulo de Novaes por compartilhar seu conhecimento prático, auxiliando na solução das dificuldades encontradas ao longo do projeto.

Finalmente, agradeço à minha família pelo apoio e pela motivação.

5

SUMÁRIO

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 11

2 ELEMENTOS PRESENTES NO SISTEMA ELÉTRICO DA EMBARCAÇÃO ........ 13

2.1 PAINÉIS FOTOVOLTAICOS ........................................................................................... 13

2.2 CONVERSOR BOOST ...................................................................................................... 16

2.3 CONVERSOR BUCK ........................................................................................................ 20

2.4 ARMAZENADORES DE ENERGIA ............................................................................... 23

2.5 MOTOR ELÉTRICO ......................................................................................................... 24

2.6 SENSORES DE CORRENTE ............................................................................................ 24

2.7 FONTE AUXILIAR ISOLADA ........................................................................................ 26

3 SISTEMA ELÉTRICO DA EMBARCAÇÃO .................................................................. 28

3.1 SISTEMA ELÉTRICO ANTERIOR ................................................................................. 28

3.2 ALTERAÇÃO DO SISTEMA ELÉTRICO ....................................................................... 31

3.3 ALTERAÇÃO DA PROPOSTA ........................................................................................